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1、重庆工业职业技术学院 毕业设计（论文）基于PLC日期显示及闹钟定时与报时学 院：机械工程学院专 业：数控技术班 级：10级数控304班学 号：201010330428姓 名：赵光洁指导老师：张新亮 2013年4月 重庆工业职业技术学院前 言数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。可编程控制器（PLC）是以微处理为核心的通用工业控制装置，它将传统的继
2、电器-接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合，集计算机、控制、通信于一体，为工业自动化提供了几乎完美的现代化自动控制装置。近几年，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。为此，各高校的电器自动化、电气工程、供用电技术、机电一体化等相关专业相继开设了有关可编程控制器原理及应用的课程。本设计以西门子公司的S7200CN为基础，设计了PLC电子时钟的梯形图。目录前言1摘要3第一章PLC的概要41.1 课程设计准备知识451.11 PLC控制系统设计的基本原则41.12 PLC控制系统设计的基本内容41.13 PLC控制系统设计的一般步骤51.2 软件介绍61.
3、21 软件介绍6第二章PLC控制电子钟设计82.1七段共阴数码管电子钟PLC程序设计原理82.11 控制要求：82.12 总体设计思想82.13 具体设计过程82.2 编程元件地址分配102.3 输入/输出继电器的地址分配132.31 输入/输出继电器的地址分配132.4 数字电子钟控制系统的方案142.41 方案论证142.42 控制要求142.43 数码管显示原理152.44 数字电子钟的程序15第三章 数字电子钟梯形图程序16第四章 PLC控制系统设计284.1. 1 PLC控制系统设计的基本原则274.12 PLC控制系统设计的一般步骤274.13 PLC程序设计的一般步骤284.14
4、 PLC型号的选择284.15显示方式的方案比较294.16 键盘294.21 液晶显示器的特点304.22 1602字符型LCD简介314.23 1602LCD的基本参数及引脚功能334.31 时间设定模块流程图354.32 闹铃功能的实现流程图364.33 电子闹钟的显示电路设计374.34 基本显示模块的实现流程图38结束语39致谢40附录（1）参考文献41附录（2）42摘要本系统采用计数器、显示器和校时电路组成。由LED数码管来显示plc所输出的信号。总体方案设计由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能,扩展电路完成数字钟的扩展功能。20世纪末，电子技术获得了
5、飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。关键字 PLC 数码管 计数器第一章PLC的概要1.1 课程设计准备知识学习PLC的最终目的是能把它应用到实际控制系统中去，若遇到实际的工业控制项目，需用PLC进行控制，应如何着手去设计一个控制系统。1.11 PLC控制系统设计的基本原则任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提
6、高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本：1. 最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。2. 在满足控制要求的的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维修方便。3. 保证控制系统的安全、可靠。4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余地。1.12 PLC控制系统设计的基本内容PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。因此，PLC控制系统的基本内容包括如下几点：1. 选择用户输入设备（按钮、操作开关
7、、限位开关和传感器等、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件，自选择方法请参考其他有关资料。2. PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件，对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要作用。选择PLC，应包括机型、容量、I/O点数（模块）、电源模块以及特殊功能模块的选择等。3. 分配I/O点，绘制电气连接接口图，并考虑必要的安全保护措施。4. 设计控制程序。梯形图、语句表（可由编程软件自动转换或直接编写）、控制系统流程图等。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全可靠的关键，因此控制程序的
8、设计必须经过反复调试、修改，直到满足为止。5. 必要时还需设计控制台（柜）。6. 编制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表等。传统的电气图，一般包括电气原理图、电器布置图及电气安装图。在PLC控制系统中，这些图可统称为“硬件图”。它在传统的电气图的基础上增加了PLC部分，所以，还应增加PLC的I/O输入、输出电气连接图（即I/O硬件接线图）。此外，在PLC 控制系统中，电气图还应包括程序图（梯形图），可以称之为“软件图”，便于用户在生产发展过程或工艺改进时修改程序，或维修时分析和排除故障。1.13 PLC控制系统设计的一般步骤（1） 根据生产的工艺过程分析控制要求：需要完成的动作
9、（动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期、单步等）。（2） 根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数（3） 选择PLC（考虑性价比等）（4） 分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图（也可结合第2步进行）（5） 进行PLC的程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工在设计传统的继电器控制系统时，必须在控制线路（接线等）设计完成后，才能进行控制台（柜）的设计和现场施工。由此可见，可减少整个工程的施工量并大大缩短施工周期。（6） 对于较复杂的控制系统，需绘制系统流程图，明确给出动作的顺序和条件。（7） 设计梯形图（并程序
10、清单）。这是比较困难的但也是关键的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的基础及实践经验。（8） 程序输入PLC并检查输入是否正确。（9） 调试和修改直至满足要求。（10） 控制台（柜）及现场施工完成后，即可进行联机调试，直至满足生产要求。（11） 编制技术文件。（12） 交付使用。1.2 软件介绍1.21软件介绍PLC英文全称Programmable Logic Controller中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操
11、作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器是六十年代末在美国首先出现的，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能，由此日本称它为顺序控制器。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。当时，根据汽车制造业生产线的需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器控制盘，以减少汽车改型时，重新设计制造继电器控制盘的成本和时间。随着半导体技术尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到七十年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出组件和外围电路也都采用了中大规模甚至超大规模的集成电路，这时的“PLC”已不再是仅有逻辑判断功能了
12、，同时具有数据处理、PID调节和数据通讯功能。 美国电气制造商协会NEMA从1976年开始，经过四年的调查，于1980年把它正式命名为可编程序控制器，简称“PLC”。 可编程序控制器硬件由六部分构成:中央处理器：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU由微处理器存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。电源：给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件：输出组件接收CPU的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备
13、的执行器。输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”和“视觉”。输入信号包括按扭开关、限位开关、接近开关、光电传感器、热电偶、热电阻、位置检测开关和编码器等。输出信号包括继电器、指示灯、显示器、电机启动等直流和交流设备。编程器：在正常情况下，编程器用于系统初始状态的配置，控制逻辑程序编制和加载，不能对系统操作。编程器也可用于控制程序的调试和控制系统故障时作为检查故障的有效工具。第二章PLC控制电子钟设计2.1 七段共阴数码管电子钟PLC程序设计原理2.11控制要求：1. 用四个七段数码管分别显示“时十位”、“时个位”、“分十位”和“分个位”。2. 用特殊继电器
14、SM0.5提供秒脉冲3. 有“预置”和“校对”时间功能。I/O分配：X0运行开关，X1预置按钮；Y0A，Y1B，Y2C，Y3D，Y4E，Y5F，Y6G；Y7“秒闪烁”指示；Y13“时十位”显示，Y12“时个位”显示，Y11“分十位”显示，Y10“分个位”显示。COM端接线：COM1和COM2（Y0Y7所对应的公共端）接24V直流电源“+”极，COM3（Y10Y13所对应的公共端）和COM接24V电源“-”极。2.12总体设计思想为了减少输出点数和接线，可以将四个共阴数码管的阳极都用Y0Y6来驱动，但让其依次轮班接通；四个数码管的阴极分别用Y10Y13来同步控制其接通“-”极的时间，以期达到四个数码管轮番显示的目的。2.13具体设计过程1. 由特殊继电器SM0.5提供秒脉冲，用Y7输出。2. 用计数器C0将秒脉冲变成分脉冲。3. 用左移位指令S
